CN103547820A - 自对准油膜轴承 - Google Patents

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Abstract

一种用于对轴进行可旋转地支承的油膜轴承，该油膜轴承包括球形壳体，该球形壳体具有孔和球形外表面，轴被可旋转地支承在该孔中。轴承座容纳球形壳体。轴承座在内部构造有球形内表面，该球形内表面与球形壳体的球形外表面共同作用以限定滚道，该滚道构造成适应轴绕中心点的角度转动。

Description

自对准油膜轴承
技术领域
本发明的实施方式涉及流体动力油膜轴承，该流体动力油膜轴承用于在各种工业应用中可旋转地支承大型重载轴。
背景技术
存在有承受高载荷的旋转应用的大型轴（直径等于或者大于一米），其中载荷可以沿变化的半径方向施加。这种轴的旋转速度虽然不高但也可以是变化的并且可以包括所谓的“抖动（quiver）”，在该“抖动”中，轴在没有经历完整回转的情况下经受长时间段的小幅振荡运动。在许多情况下，轴还承受弯曲运动，这可能造成轴承表面的失准。
大型滚柱轴承并不适于在经受抖动的轴上使用，这是因为其不能够保持支承该滚柱的非常薄的弹性流体动力薄膜。
油膜轴承可以提供滚柱轴承的实用替代方案。油膜轴承——尤其在与高粘度流体一起使用时——已经表现出其能够在广泛范围的速度条件下在无限长的时间段承载重大的径向载荷。然而，这种轴承正常工作的要求是这种轴承能够使自身与轴对准、尤其是在高载荷应用的情况下。
发明内容
简述之，本发明的实施方式涉及经改进的自对准油膜轴承。如本文中采用的，术语“油膜轴承”包括：流体动力轴承和混合型油膜轴承，在该流体动力轴承中，油膜仅通过轴的旋转而产生，在该混合型油膜轴承中，同时采用了流体动力膜产生特征和流体静力膜产生特征的结合。
本发明的油膜轴承设计成可旋转地支承大型重载轴。该轴承具有中心轴线并且包括球形壳体，该球形壳体具有孔，轴可旋转地容纳在该孔内。该球形壳体具有球形外表面，该球形外表面与轴承座的球形内表面共同作用以限定滚道，该滚道构造成适应轴绕中心点的角度转动。
在本发明的示例性实施方式中，该轴被轴颈地支承以用于在衬套中旋转，该衬套固定在球形壳体的孔内。
优选地，轴承座被轴向地再分为配合的两个半部段，该配合的两个半部段围绕外部的球形壳体组装。
在本发明的另一示例性实施方式中，轴承座的球形内表面通过置于轴承座的圆筒形内表面与球形壳体之间的分离的插入件来限定。成环形阵列的插入件容纳在每个轴承座的半部段中。
插入件具有球形内表面，并且优选具有与轴承座的圆筒形内表面接触的弧形的三维外表面。优选地，该插入件的弧形的三维外表面在包含轴承中心轴线的平面上具有比插入件的球形内表面的曲率半径大的曲率半径，并且在垂直于轴承中心轴线的平面上具有比轴承座的圆筒形内表面的曲率半径小的曲率半径。
在本发明的另一示例性实施方式中，提供了用于将插入件弹性地迫压为与轴承座的圆筒形内表面接触的装置。
在本发明的又一示例性实施方式中，推力垫被固定至球形壳体的环形端部。该推力垫构造并设置成轴向地接合轴上的保持肩部。
在结合附图阅读下面的说明时，本发明的这些以及另外的实施方式、目的、特征以及优点将变得更明显。
附图说明
图1是描绘本发明的示例性实施方式的油膜轴承的纵向截面图；
图2是描绘本发明的另外的示例性实施方式的油膜轴承的纵向截面图；
图3是图2中描绘的油膜轴承的上部部分的放大视图，其中轴承从轴移除；
图4A是图2和图3中描绘的插入件中的一个插入件的立体图；
图4B和图4C分别是图4A中描绘的插入件的侧视图和端视图；以及
图5是根据本发明的另一示例性实施方式的通过油膜轴承的纵向截面图。
具体实施方式
为了便于对本发明的实施方式、原理和特征的理解，在下文中参照说明性实施方式中的实施对本发明的实施方式、原理和特征进行说明。
在下文中描述为组成各实施方式的部件和材料意在为说明性的而非限制性的。可以与本文中描述的材料执行相同或者相似功能的许多适合的部件和材料意在包含在本发明的实施方式的范围内。
现在将参照附图详细描述本发明的实施方式，其中，贯穿全部视图，相同的附图标记表示相同的部件。
首先参照图1，根据本发明的油膜轴承总体上描绘为10。轴承具有中心轴线“A”并且包括球形壳体12，球形壳体12具有孔，该孔优选衬有衬套13，轴14被以可旋转的方式轴颈地支承在该衬套13中。
轴承座16容纳球形壳体12。该球形壳体具有球形外表面12’，并且该轴承座在内部构造有球形内表面16’。互补的球形表面12’和16’共同作用为限定滚道18，滚道18构造成适应轴绕中心点“P”的角度转动。
优选地，轴承座16轴向地再分为配合的两个半部段16a、16b，该配合的两个半部段围绕球形壳体12组装并且由常规的紧固件（未示出）保持在一起。
优选地，推力垫22固定至球形壳体的环形端部。推力垫构造并设置成轴向地接合所述轴上的肩部24。
图2和图3描绘了根据本发明的另一油膜轴承26。分离的插入件28置于轴承座30的圆筒形内表面30’与球形壳体32之间。轴承座30又轴向地再分为配合的两个半部段30a、30b。每个轴承座半部段容纳成环形阵列的插入件。在图4A中提供了插入件28中的一个插入件的立体视图。插入件28具有：弧形的三维外表面34，该弧形的三维外表面34与轴承座的圆筒形内表面30’接触；以及球形内表面36，该球形内表面36相结合以形成轴承座结构的分段的球形内表面。球形壳体32的孔衬有衬套38，轴14被轴颈地支承在衬套38中。球形壳体32具有球形外表面32’，该球形外表面32’与插入件28的球形内表面36共同作用以限定滚道40，滚道40构造成适应轴14绕中心点“P”的角度转动。参照图4B，可以看到，当在包含轴线A的平面上观察时，弧形的三维外表面34具有曲率半径R2。相似地，参照图4C，表面34在垂直于轴线A的平面上具有曲率半径R3。半径R2大于半径R1，并且半径R3小于轴承座的内部圆筒形表面的半径。
如在图3所示的，弹簧垫圈42与销44共同作用以将插入件28弹性地迫压为与轴承座的内表面30’接触。
图5公开了根据本发明中的另一个示例性实施方式的油膜轴承46，在该实施方式中，轴14具有渐缩的颈部段48。在内部渐缩的套筒50轴向地接纳在渐缩的颈部段上并且相对于渐缩的颈部段可旋转地固定。套筒具有被轴颈地支承以用于在衬套52中旋转的圆筒形外表面，衬套52固定在球形壳体54中。如同前面描述的实施方式，球形壳体具有球形外表面，该球形外表面在该实施方式中与由轴承座56的两个配合半部段56a、56b限定的互补的球形内表面接触。该互补的球形内表面和球形外表面共同作用以限定滚道58，该滚道58构造成适应轴14绕中心点“P”的角度转动。
鉴于前述方面，本领域的技术人员现在应当理解的是，在所公开的示例性实施方式中的每个示例性实施方式中，轴以轴颈的形式用于在球形壳体中旋转，其中，球形壳体又被支承为用于绕中心点进行角度转动。因此，轴承表面在载荷产生弯曲期间无论载荷施加的径向方向如何都保持与轴同轴地对准。这种对轴弯曲的响应性和适应性通过将分离的插入件28置于球形壳体与轴承座内部而得到进一步提高，如在图2和图3中示出的。
尽管未示出，但本领域的技术人员将理解的是，提供了已知的装置用于在轴承的由相互作用的球形内表面与球形外表面等限定的滚道处在相对地旋转的表面之间——例如，在轴承载荷区域处在轴与衬套之间——引入油。

Claims (16)

1.一种用于对轴进行可旋转地支承的油膜轴承，所述轴承组件包括：
球形壳体，所述球形壳体具有孔，所述轴被可旋转地支承在所述孔中，所述球形壳体具有球形外表面；以及
轴承座，所述轴承座容纳所述球形壳体，所述轴承座在内部构造有球形内表面，所述球形内表面与所述球形壳体的所述球形外表面共同作用以限定滚道，所述滚道构造成适应所述轴绕中心点的角度转动。
2.根据权利要求1所述的油膜轴承，还包括衬套，所述衬套固定在所述球形壳体的所述孔内，所述轴被轴颈地支承以用于在所述衬套中旋转。
3.根据权利要求1所述的油膜轴承，其中，所述球形内表面由分离的插入件限定，所述分离的插入件置于所述轴承座的圆筒形内表面与所述球形壳体之间，所述插入件具有球形内表面。
4.根据权利要求3所述的油膜轴承，其中，所述插入件具有与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的弧形的三维外表面。
5.根据权利要求4所述的油膜轴承，其中，所述插入件的所述三维外表面在包含轴承中心轴线的平面上具有比所述插入件的所述球形内表面的曲率半径大的曲率半径，并且在垂直于所述轴承中心轴线的平面上具有比所述轴承座的所述圆筒形内表面的曲率半径小的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的油膜轴承，其中，所述轴承座轴向地再分为配合的两个半部段。
7.根据权利要求3所述的油膜轴承，其中，所述轴承座轴向地再分为配合的两个半部段，所述半部段中的每个半部段容纳成环形阵列的所述插入件。
8.根据权利要求4所述的油膜轴承，其中，所述轴承座轴向地再分为配合的两个半部段，所述半部段中的每个半部段容纳成环形阵列的所述插入件。
9.根据权利要求5所述的油膜轴承，其中，所述轴承座轴向地再分为配合的两个半部段，所述半部段中的每个半部段容纳成环形阵列的所述插入件。
10.根据权利要求2所述的油膜轴承，其中，所述轴具有渐缩部段，并且其中，所述油膜轴承还包括置于所述轴与所述衬套之间的套筒，所述套筒固定至所述轴以随所述轴旋转，所述套筒具有与所述轴的所述渐缩部段互补的渐缩内表面，并且具有被轴颈地支承以用于在所述衬套中旋转的圆筒形外表面。
11.根据权利要求3所述的油膜轴承，还包括用于将所述插入件弹性地迫压为与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的装置。
12.根据权利要求4所述的油膜轴承，还包括用于将所述插入件弹性地迫压为与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的装置。
13.根据权利要求5所述的油膜轴承，还包括用于将所述插入件弹性地迫压为与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的装置。
14.根据权利要求1所述的油膜轴承，还包括固定至所述球形壳体的环形端部的推力垫，所述推力垫构造并设置成轴向地接合所述轴上的肩部。
15.一种用于对轴进行可旋转地支承的油膜轴承，所述轴承包括：
球形壳体，所述球形壳体具有圆柱孔，所述圆柱孔衬有衬套，所述衬套构造并定尺寸成用于轴向地插入至所述轴的圆柱形轴颈表面上，所述球形壳体具有围绕所述衬套的球形外表面；
轴承座，所述轴承座容纳所述球形壳体，所述轴承座具有围绕所述球形壳体的圆筒形内表面；以及
分离的插入件，所述分离的插入件置于所述轴承座的所述圆筒形内表面与所述球形壳体之间，所述插入件具有与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的弧形的三维外表面，所述插入件限定分段的球形内表面，所述分段的球形内表面与所述球形壳体的所述球形外表面共同作用以限定滚道，所述滚道构造成适应所述轴绕中心点的角度转动。
16.一种用于对轴进行可旋转地支承的油膜轴承，所述轴承组件包括：
球形壳体，所述球形壳体围绕所述轴，并且所述轴被轴颈地支承在所述球形壳体内以用于旋转，所述球形壳体具有围绕所述衬套的球形外表面；
轴承座，所述轴承座容纳所述球形壳体，所述轴承座轴向地再分为限定圆筒形内表面的两个半部段；以及
成阵列的分离的插入件，所述成阵列的分离的插入件由所述轴承座的半部段中的每个半部段容纳，所述插入件置于所述轴承座的所述圆筒形内表面与所述球形壳体之间，所述插入件限定分段的球形内表面，所述分段的球形内表面与所述球形壳体的所述球形外表面共同作用以限定滚道，所述滚道构造成适应所述轴绕中心点的角度转动，所述插入件具有与所述轴承座的所述圆筒形内表面接触的弧形的三维外表面。
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